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1、公用设备工程师-专业基础（暖通空调、动力）-工程流体力学及泵与风机-3.4管路计算单选题1.某虹吸管路如图3-4-1，管内径为d200mm，A端浸入水池中，B端在水池液面上部，两（江南博哥）池液面差为H21.2m，管弯曲部位（轴线1）到上液面距离为H10.5m。试确定2处是否能产生负压出现虹吸现象？若此现象发生，求2处的流速。()图3-4-1A.不能B.能，2.85m/sC.能，6.85m/sD.能，4.85m/s 正确答案：B参考解析：以1断面为基准面。取11断面和22断面列伯努利方程：0Z2p2/（g）v22/（2g）hw1-2。由于2断面高于基准面，即Z20，且v220，hw1-20，则
2、2断面压力p20，为负压，因此出现虹吸现象。忽略流体阻力，取1断面和3断面列伯努利方程：0Z3v32/（2g）。则3断面的速度为：由于2断面的管径和流量与3断面相同，则v2v34.85m/s。由于实际流体需要克服阻力，因此实际流速比理想流速小。综上所述，B项为正确答案。单选题2.如图3-4-2所示，直径为250mm、长为350m的管道自水库取水排入大气中，管道入口和出口分别比水库液面低8m和14m，沿程阻力系数为0.04，不计局部阻力损失。排水量为()。2006年真题图3-4-2A.1.40m3/sB.0.108m3/sC.1.05m3/sD.0.56m3/s 正确答案：B参考解析：以管道出口
3、水平面为基准面。取自由液面和出口端面列伯努利方程：Hv2/（2g）（l/d）v2/（2g）。则速度v的计算公式为：因此，排水量Q（d2/4）v（3.140.252/4）2.1940.108m3/s。单选题3.当某管路系统风量为400m3/h时，系统阻力为200Pa；当使用该系统将空气送入有正压100Pa的密封舱时，其阻力为500Pa，则此时流量为()。2018年真题A.534m3/hB.566m3/hC.583m3/hD.601m3/h 正确答案：B参考解析：阻力公式为：ppstSpQ2。式中，p为系统阻力；pst为管路静压力；Sp为管路阻抗；Q为系统风量。则管路阻抗Sp（ppst）/Q2（2
4、000）/40020.00125。又由题意可知，总阻力p500Pa，静压力pst100Pa，则此时流量为：单选题4.某管道通过风量500m3/h，系统阻力为300Pa，当用该管路系统将空气送入有正压150Pa的密封舱内，其流量为750m3/h时，系统阻力为()Pa。2010年真题A.800B.825C.850D.875 正确答案：B参考解析：阻抗的公式为：Sp8（l/d）/（2d4）。则由公式可得，阻抗Sp与流量Q和压力P无关，因此前后管道系统阻抗不变。管路系统阻力的公式为：PPstSQ2。当静压力Pst0Pa，流量Q500m3/h，阻力P300Pa时，阻抗S（PPstub）/Q2（3000）
5、/50020.0012。当静压力Pst150Pa，流量Q750m3/h时，阻力PPstSQ21500.00127502825Pa。单选题5.已知某离心水泵，其流量Q0.25m3/s，在1个标准大气压下，水温20（对应气化压头为0.24m）时，允许吸入真空度Hs4m，泵进口直径D320mm，从吸入口进入到泵入口水头损失h11.0m，当地大气压强水头HA9.4m，水温40，所对应的气化压头Hp0.75m，则该泵的最大安装高度Hg为()。2017年真题A.1.07mB.2.07mC.3.07mD.4.07m 正确答案：A参考解析：流速vs4Q/（d2）40.25/（0.322）3.11m/s。由于水
6、泵实际使用条件与标准测试条件不同，因此对允许吸入真空度Hs根据当地大气压和水温进行修正，则允许吸入真空度HsHs（10.33HA）（0.24HP）4（10.339.4）（0.240.75）2.56m，该泵的最大安装高度HgHs（vs2/（2g）h1）2.56（3.112/19.61）1.07m。单选题6.如图3-4-3所示虹吸管，C点前的管长l15m，管径d200mm，流速v2m/s，进口阻力系数11.0，转弯的阻力系数20.2，沿程阻力系数0.025，管顶C点的允许真空度hw7m，则最大允许安装高度为()。2012年真题图3-4-3A.6.13B.6.17C.6.34D.6.56 正确答案：
7、B参考解析：取左侧液面和C点断面列伯努利方程（形式为C点断面和左侧液面两点的能量差值为0）：0hspC/（g）v2/（2g）（l/d）（v2/2g）（11）v2/（2g）。C点的真空度为：pCub/（g）7。因此，最大允许安装高度为：hspC/（g）（1l/d12）v2/（2g）7（10.02515/0.210.2）22/（29.8）6.17m。单选题7.如图3-4-4所示，某设备的冷却水系统从河水中取水，已知河水水面与管道系统出水口的高差Z4m，管道直径d200mm，管长L200m，沿程阻力系数为0.02，局部阻力系数50，流量要求为Q200m3/h，则水泵应提供的总扬程为()m。2012年
8、真题图3-4-4A.4B.11.18C.15.18D.24.18 正确答案：C参考解析：流速v4Q/（d2）4（200/3600）/（0.22）1.77m/s。取河水水面为参考高度，设水泵提供的扬程为H，泵的扬程用来克服流动阻力和位置势能，对河水水面及出口列伯努利方程：HZv2/（2g）（l/d）v2/（2g）（）v2/（2g）。则扬程HZ（1l/d）v2/（2g）4（10.02200/0.250）1.772/（29.8）15.35m/s。该计算结果与C项最接近，因此答案选择C。单选题8.如图3-4-5所示送风系统采用调速风机，现LA1000m3/h，LB1500m3/h，为使LALB1000
9、m3/h，可采用下列哪种方法？()2005年真题图3-4-5A.关小B阀，调低风机转速B.关小B阀，调高风机转速C.开大A阀，调低风机转速D.A与C方法皆可用 正确答案：D参考解析：A管与B管并联，总阻抗的公式为：。AB两项，关小B阀，即增大B的阻抗SB，A与B并联的总阻抗S变大，总流量变小，风机的压头提高，而A管阻抗不变，所以A流量会变大，此时应再调低风机转速，则可以使A的流量保持不变。C项，同理也可以开大A阀，总阻抗降低，总流量变大，风机的压头降低，B的阻抗不变，因此调低风机转速，可以使B流量减小至与A流量相等。单选题9.三条支管串联的管路，其总阻抗为S，三段支管的阻抗分别为S1、S2、S
10、3，则下面的关系式正确的是()。2018年真题A.SS1S2S3B.1/S1/S11/S21/S3C.D. 正确答案：A参考解析：串联管路的计算原则为：无中途分流或合流时，各管段的流量相等，阻力叠加，总管路的阻抗等于各管段的阻抗相加，即流量QQ1Q2Q3，串联管路总损失hh1h2h3，总阻抗SS1S2S3。单选题10.如图3-4-6所示的汇流叉管。已知流量Q11.5m3/s，Q22.6m3/s，过流断面33的面积A30.2m2。则断面33的平均流速为()。2018年真题图3-4-6A.3.5m/sB.4.5m/sC.5.5m/sD.6.5m/s 正确答案：C参考解析：由质量守恒方程知过流断面3
11、3的流量Q3Q2Q1，则断面33的平均流速v3Q3/A3（Q2Q1）/A3（2.61.5）/0.25.5m/s。单选题11.三段长度相等的并联管道，管径比为1:2:3，三段管道的流动摩擦系数均相等，则三段管路的体积流量比为()。2019年真题A.1:2:3B.1:1:1C.1:4:6D.1:5.66:15.59 正确答案：D参考解析：阻力损失的公式为：HSHQ2。式中，阻抗SH8（l/d）/（2d4g），为流动摩擦系数，d为管径，l为管长；Q为体积流量。由于并联管路，阻力损失相等。因此则三段管路的体积流量比为：单选题12.两直径相同的并联管道1、2，不计局部损失，沿程阻力系数相同，l12l2，
12、通过的流量为()。2017年真题A.Q10.71Q2B.Q1Q2C.Q12Q2D.Q14Q2 正确答案：A参考解析：由于管道1、2并联，故存在S1Q12S2Q22。其中阻抗S8l/（g2d5）。由题意可知，两管的直径d相同，沿程阻力系数相同，g和为常数，则S1/S2l1/l2，因此S12S2。由Q12/Q22S2/S1得，Q12Q22/2，则Q10.71Q2。单选题13.两管道1，2并联，沿程阻力系数、长度均相等，不考虑局部损失，管道流量Q12Q2，则两管的管径关系为()。2016年真题A.d1d2B.d11.32d2C.d12d2D.d15.66d2 正确答案：B参考解析：并联管路阻力相等，
13、因此对于并联管路1和2，有S1Q12S2Q22；因为管道流量Q12Q2，得S24S1；又因为阻抗S8l/（g2d5），沿程阻力系数、长度l均相等，则S2/S1ub（d15/d25）4，d154d25，则d11.32d2。单选题14.在并联管路中，总的阻抗与各支管阻抗之间的关系为()。2009年真题A.总阻抗的平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和B.总阻抗的倒数等干各支管阻抗立方根倒数之和C.总阻抗的倒数等于各支管阻抗倒数之和D.总阻抗等于各支管阻抗之和 正确答案：A参考解析：在并联环路中，总阻抗的公式为：。因此，在并联管路中，总的阻抗与各支管阻抗之间的关系为：总阻抗的平方根倒数等于各支管阻抗
14、平方根倒数之和。单选题15.如图3-4-7所示，若增加一并联管道（如虚线所示，忽略增加三通所造成的局部阻力），则会出现()。2014年真题图3-4-7A.Q1增大，Q2减小B.Q1增大，Q2增大C.Q1减小，Q2减小D.Q1减小，Q2增大 正确答案：A参考解析：增加并联管段后，变为两管段并联后再与前面管段串联，即管路2与3并联，再与管路1串联。并联节点上的总流量为各支管中流量之和；并联各支管上的阻力损失相等；总的阻抗平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和。则并联后总阻抗小于任一管路阻抗，因此S23S2，再与前面管段串联后，总阻抗变小即S1S23S1S2；因为总阻力HSQ2，总阻力为两水面的高差
15、，则总阻力H不变，总阻抗S减小，总流量Q增大；Q1Q，则Q1增大；S1不变，h1S1Q12，则h1增大；Hh1h2，则h2变小；S2不变，h2S2Q22，则Q2减小。单选题16.如图3-4-8所示，两水池的水位相差8m，用一组管道连接，管道BC段长为2000m，直径为500mm，CD段和CE段均为长2000m，直径均为250m，B点与E点在同一水平线上，D点与B点相差7m。设管道沿程阻力系数为0.035，不计局部阻力损失。问两水池间的总流量为()m3/s。2009年真题图3-4-8A.0.0693B.0.0504C.0.0648D.以上三项答案均错 正确答案：A参考解析：水池间管路连接为CD段
16、与CE段并联，再与BC段串联。由于不计局部损失，所以BC段的阻抗为：SBC（81l1/d1）/（2d14g）（80.0352000/0.5）/（3.1420.549.8）185.46；CD段的阻抗为：SCD（82l2/d2）/（2d24g）（80.0352000/0.25）/（3.1420.2549.8）5934.75；因为CD段与CE段并联，因此SCESCD。CD段与CE段并联的总阻抗为SC，则：所以，SCSCD/45934.75/41483.69。两水池的高差H8m，用来克服阻力损失，则H（SBCSC）Q2，因此流量Q为：单选题17.某两层楼的供暖立管，管段1、2的直径均为20mm，均为2
17、0，A0.02，L120m，L210m，总管流量Q1.5103m3/s，则Q1、Q2分别为()m3/s。2010年真题A.0.857103、0.643103B.0.643103、0.857103C.0.804103、0.696103D.0.696103、0.804103 正确答案：D参考解析：由于管路1与2并联，因此两管路的阻力损失相同，两管路流量之和为总流量，即S1Q12S2Q22，QQ1Q2。阻抗S的公式为：S8（l/d）/（2d4g）。因此Q1、Q2的关系式为：因此，Q10.866Q2，QQ1Q21.866Q21.5103m3/s，解得：Q20.804103m3/s，Q10.8660.8
18、041030.696103m3/s。单选题18.并联管网的各并联管段()。2011年真题A.水头损失相等B.水力坡度相等C.总能量损失相等D.通过的流量相等 正确答案：A参考解析：并联管路是由多个简单管路首首相连，尾尾相连而成，遵循质量守恒原理，其节点上的总流量为各支管中流量之和；按照能量守恒原理，无论是哪一条支路的阻力损失均等于起始两节点的压头差，故并联各支管上的阻力损失相等。单选题19.两管道串联，管长相同，阻力系数相同且为常数，两者的直径比为1:2，不计局部损失，则其水头损失比为()。2017年真题A.hf10.25hf2B.hf10.5hf2C.hf14hf2D.hf132hf2 正确
19、答案：D参考解析：由串联可知两管段流量Q相同。沿程损失hf（l/d）（v2/2g）8lQ2/（g2d5），又因为管长l相同，阻力系数相同，g和为常数，可得：hf1/hf2（d2/d1）52532，故hf132hf2。单选题20.图3-4-9所示两根完全相同的长管道，只是安装高度不同，两管的流量关系为()。图3-4-9A.Q1Q2B.Q1Q2C.Q1Q2D.不定 正确答案：C参考解析：两管并联，则两管道入口和出口的压力差（作用压力）H相同；因为两根完全相同的长管道，则阻抗S相同。根据阻力公式HSQ2可知，两管流量相同即Q1Q2。单选题21.如图3-4-10所示，并联管段1、2、3，A、B之间的水
20、头损失是()。图3-4-10A.hfABhf1hf2hf3B.hfABhf1hf2C.hfABhf2hf3D.hfABhflhf2hf3 正确答案：D参考解析：从能量平衡观点来看，由于管段1，2，3并联，则各支路的压头差均等于A、B两节点间的压头差。压头差用来克服管道水头损失，所以并联管段的水头损失相同，即hfABhflhf2hf3。单选题22.如图3-4-11所示，并联管道阀门K全开时各段流量为Q1，Q2，Q3，现关小阀门K，其他条件不变，流量的变化为()。A.Q1，Q2，Q3都减小B.Q1减小，Q2不变，Q3减小C.Q1减小，Q2增加，Q3减小D.Q1不变，Q2增加，Q3减小 正确答案：C
21、参考解析：关小阀门即增大阻抗S3。S2、S3为并联管路，并联管路的总阻抗S23的公式为：因此当S3增大时，S23增大。设总作用水头为H，则HS1Q12S23Q12。因为S23增大，H、S1不变，所以Q1减少；又因为HS1Q12S2Q22，H、S2不变，所以Q2增加，由Q1Q2ubQ3可得，Q3减少。单选题23.如图3-4-12所示，虹吸管将A池中的水输入B池，已知长度l13m，l25m，直径d75mm，两池水面高差H2m，最大超高h1.8m，沿程摩阻系数0.02，局部损失系数：进口a0.5，转弯b0.2，出口c1。试求管道最大超高断面的真空度()m。图3-4-12A.3.11B.3.0C.2.
22、58D.2.0 正确答案：C参考解析：以A断面为基准面，计算步骤如下：取上、下游液面，列伯努利方程：0zB（l1l2）/dv2/（2g）（abubc）v2/（2g）则HzB（l1l2）/dv2/（2g）（abubc）v2/（2g）。因此，速度v的计算公式为：列上游液面和最高C断面的伯努利方程：0zCpc/（g）（l1/d）v2/（2g）（ab）v2/（2g）因此，最大真空高度hvpc/（g）zC（l1/dab）v2/（2g）1.8（0.023/0.0750.50.2）3.22/（29.8）2.58m。单选题24.如图3-4-13所示，自密闭容器经两段串联管道输水，已知压力表读数PM0.1MPa
23、，水头H2m，管长ll10m，l220m，直径d1100mm，d2200mm，沿程阻力系数120.03，流量Q为()L/s。图3-4-13A.62B.61C.59D.58 正确答案：D参考解析：计算步骤如下：列液面和出口断面伯努力方程：P0/Z0v02/（2g）P2/Z2v22/（2g）hf02hj02。计算沿程阻力和局部阻力。02断面的沿程损失为：hf021l1v12/（2d1g）2l2v22/（2d2g）；02断面的局部损失hj02为：hj021v12/g2v22/g。沿程阻力系数120.03。突然缩小管的局部阻力系数10.5（1A2/A1）0.5；突然扩大管的局部阻力系数2（1A1/A2
24、）2（1d12/d2sub2）20.865。代入数据求解。由题意可得容重1000，PMP00.1MPa，水头HZ02m，Z20m，管长l110m，l220m，直径d1100mm，d2200mm，速度v00m/s，根据流量Q（/4）d2v，则v14v2。将数据代入公式，则有：102v22/（29.8）0.5（4v2）2/9.80.865v22/g0.310（4v2）2/（20.19.8）0.320v22/（20.29.8），解得：v21.846m/s，Qv2（/4）d21.846（/4）（0.2）258L/s。单选题25.如图3-4-14所示，两水池的水位差H24m，l1l2l3l4100m，d
25、1d2d4100mm，d3200mm，沿程阻力系数1240.025，30.02，除阀门（30）外，其他局部阻力忽略。管路中的流量Q为()。图3-4-14A.23.7L/sB.237L/sC.2.37m3/sD.23.7m3/s 正确答案：A参考解析：本题为管路2与管路3先并联，再与管路1、管路4串联。由题意，阻抗S1S2S48（l/d）/（2d4g）8（0.025100/0.10）/（3.1420.149.8）20698.7，S38（3l3b/d3）/（2d3ub4g）8（0.02100/0.230）/（3.1420.249.8）2069.87。管道2、3并联，根据并联阻抗公式可知，阻抗S23
26、的计算公式为：串联管路的阻抗为各个管路阻抗之和，则HSQ2（S1S23S4）Q2sup，因此，流量Q的计算公式为：单选题26.如图3-4-15所示，某并联管路，已知l1600m，d1200mm，l2360m，d2150mm，0.03，AB问的水头差为5m，忽略局部阻力，求两支管的流量()。图3-4-15A.3.28L/s，2.06L/sB.32.8L/s，20.6L/sC.328L/s，206L/sD.3.28m3/s，2.06m3/s 正确答案：B参考解析：管路阻抗的计算公式为：阻抗S18（1l1/d1）/（2d14g）8（0.03600/0.20）/（20.249.8）4652.5；阻抗S
27、2sub8（2l2ub/d2）/（2d2ub4g）8（0.03360/0.150）/（20.1549.8）11763.4。根据HSQ2可知，支管1的流量，同理可得支管2的流量Q20.0206m3/s20.6L/s。单选题27.如图3-4-16所示的并联管道1、2，两管的直径相同，沿程阻力系数相同，长度l23l1，则两管的流量关系为()。图3-4-16A.Q1Q2B.Q11.5Q2C.Q11.73Q2D.Q13Q2 正确答案：C参考解析：并联管路中，各并联支路的阻力相等，则：1l1v12/（2d1g）2l2v22/（2d2g）。式中，1、2分别为管道1和2的沿程阻力系数；l1、l2分别为管道1和2的长度；v1、v2sub分别为管道1和2的流速。由于d1d2、12、l23l1，因此两管的速度关系式为：根据流量Q（/4）d2v，则Q1/Q2v1/v21.73，即Q11.73Q2。